Uji Hasil Estimasi Observer - ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

4.2 Uji Hasil Estimasi Observer

Pengujian ini dilakukan untuk menganalisa observer yang sudah dirancang apakah mampu mengestimasi kesalahan sensor.

Uji estimasi observer ini dilakukan dengan sistem tanpa diberikan

kesalahan dan sistem dengan pemberian kesalahan sebesar 50

%,sehingga didapatkan respon sebagai berikut :

Gambar 4. 2 Hasil perbandingan kesalahan aktual dengan estimasi kesalahan sensor tanpa kesalahan

Gambar 4. 3 Hasil perbandingan kesalahan aktual dengan estimasi kesalahan sensor dengan kesalahan

Pada gambar 4.2 dan 4.3 dapat dilihat bahwa garis hijau menunjukan kesalahan actual dan garis biru menunjukan estimasi kesalahan observer. Pada sistem tanpa kesalahan maupun dengan pemberian kesalahan sebesar 50%, diketahui bahwa hasil estimasi kesalahan sensor mengikuti kesalahan actual. Sehingga dapat disimpulkan bahwa observer sudah bekerja dengan benar untuk mengestimasi besarnya kesalahan.

4.3 Uji Performansi Kesalahan Sensor

Uji performansi dilakukan untuk mengetahui algoritma passive fault tolerant control (PFTC) yang telah dibuat dapat bekerja dengan baik atau tidak ketika sistem diberikan kesalahan.

Pengujian dilakukan dengan memberikan kesalahan berupa kesalahan bias dan kesalahan sensitifitas pada sensor.

4.3.1 Uji Kesalahan Bias Sensor

Pada PFTC besarnya kesalahan sudah ditentukan terlebih dahulu pada proses perancangan dengan memberikan nilai ketetapan kesalahan sensor yang disimbolkan dengan Fs.

Kemudian ketika tahap simulasi di Simulink dirubah menjadi fs yang menunjukan besar kesalahan pada sensor untuk tahap simulasi. Uji performansi ini dilakukan dengan cara mencari nilai dari Fs supaya berapa pun besar kesalahan yang diberikan masih bisa ditangani dan memberikan respon yang paling bagus ketika kesalahan paling besar. Dengan memberikan kesalahan bias dan kesalahan sensitivitas maka dapat diketahui pengaruh pemberian kesalahan tersebut pada penentuan Fs.

Untuk mencari nilai Fs maka dilakukan pengujian dengan memberi nilai Fs sebesar 0,3 dengan kesalahan bias sebesar 13%, 47% , 60%, dan 100%. Sehingga didapatkan respon sebagai berikut :

a. Nilai Fs = 0,3 dengan kesalahan bias 13%

Gambar 4. 4 Respon dengan Fs = 0,3 kesalahan bias 13%

Tabel 4. 1 Performansi sistem Fs = 0.3 kesalahan bias 13%

Parameter Dengan PFTC Tanpa PFTC

Naik Turun Naik Turun

Maximum Undershoot

0% 0% 18% 60%

Error Steady State

0,09% 0,09% 13.,% 30%

Settling Time 0,60 s 0,06 s - -

Pada gambar 4.4 respon sistem tanpa PFTC ditunjukan oleh grafik bewarna orange, sistem dengan PFTC ditunjukan grafik bewarna biru dan set point ditunjukan dengan grafik bewarna hijau.

Ketika diberi kesalahan bias pada detik ke 50, respon saat set point 1,5 atau saat naik menunjukan bahwa sistem dengan PFTC memiliki respon yang lebih baik karena nilai maximum undershoot yang lebih kecil yaitu 0% untuk sistem dengan PFTC dan 18%

untuk sistem tanpa PFTC. Error steady state sistem dengan PFTC juga lebih kecil dibanding sistem tanpa PFTC yaitu sebesar 0,09%

untuk sistem dengan PFTC dan 13,3% sistem tanpa PFTC. Begitu juga saat set point sebesar 0,5 atau saat respon turun, sistem dengan PFTC tidak memiliki maximum undershoot sedangkan sistem tanpa PFTC sebesar 30%. Error steady state sistem dengan PFTC juga lebih kecil dibanding sistem tanpa PFTC yaitu sebesar 0.09%

untuk sistem dengan PFTC dan 30% sistem tanpa PFTC. Hal ini membuktikan bahwa sistem PFTC dapat meningkatkan performansi dari suatu sistem. Nilai yang dihasilkan dari hasil estimasi observer menunjukan nilai yang benar yaitu sama dengan besarnya kesalahan sebesar 0,2 volt. Begitu juga dengan nilai respon output menunjukan nilai yang sama pula yaitu 0,2 volt.

b. Nilai Fs = 0,3 dengan kesalahan bias 47%

Gambar 4. 5 Respon dengan Fs = 0,3 kesalahan bias 47%

Tabel 4. 2 Performansi sistem Fs = 0,3 kesalahan bias 47%

Parameter Dengan PFTC Tanpa PFTC

Naik Turun Naik Turun

Maximum Undershoot

0% 0% 50% 0%

Error Steady State

0,09% 0,09% 46% 50%

Settling Time 0,60 s 0,06 s - -

Pada gambar 4.5 respon sistem tanpa PFTC ditunjukan oleh grafik bewarna orange, sistem dengan PFTC ditunjukan grafik bewarna biru dan set point ditunjukan dengan grafik bewarna hijau.

untuk sistem tanpa PFTC. Error steady state sistem dengan PFTC juga lebih kecil dibanding sistem tanpa PFTC yaitu sebesar 0,09%

untuk sistem dengan PFTC dan 46% sistem tanpa PFTC. Begitu juga saat set point sebesar 0,5 atau saat respon turun error steady state sistem dengan PFTC juga lebih kecil dibanding sistem tanpa PFTC yaitu sebesar 0.09% untuk sistem dengan PFTC dan 50%

sistem tanpa PFTC. Hal ini membuktikan bahwa sistem PFTC dapat meningkatkan performansi dari suatu sistem. Nilai yang dihasilkan dari hasil estimasi observer menunjukan nilai yang salah yaitu 0,59, dimana nilai tersebut tidak sama dengan besarnya kesalahan yakni 0,7 volt. Namun nilai respon output menunjukan nilai yang sama dengan besarnya kesalahan yaitu 0,7 volt.

c. Nilai Fs = 0,3 dengan kesalahan bias 60%

Gambar 4. 6 Respon dengan Fs = 0,3 kesalahan bias 60%

Tabel 4. 3 Performansi sistem Fs = 0,3 kesalahan bias 60%

Parameter Dengan PFTC Tanpa PFTC

Naik Turun Naik Turun

Maximum Undershoot

0% 0% 63% 0%

Error Steady State

0,09% 0,09% 58% 50%

Settling Time 0,60 s 0,06 s - -

Pada gambar 4.6 respon sistem tanpa PFTC ditunjukan oleh grafik bewarna orange, sistem dengan PFTC ditunjukan grafik bewarna biru dan set point ditunjukan dengan grafik bewarna hijau.

untuk sistem tanpa PFTC. Error steady state sistem dengan PFTC juga lebih kecil dibanding sistem tanpa PFTC yaitu sebesar 0,09%

untuk sistem dengan PFTC dan 58% sistem tanpa PFTC. Begitu juga saat set point sebesar 0,5 atau saat respon turun error steady state sistem dengan PFTC juga lebih kecil dibanding sistem tanpa PFTC yaitu sebesar 0.09% untuk sistem dengan PFTC dan 50%

sistem tanpa PFTC. Hal ini membuktikan bahwa sistem PFTC dapat meningkatkan performansi dari suatu sistem. Nilai yang dihasilkan dari hasil estimasi observer menunjukan nilai yang salah yaitu -0,06, dimana nilai tersebut tidak sama dengan besarnya kesalahan yakni 0,9 volt. Namun nilai respon output menunjukan nilai yang sama dengan besarnya kesalahan yaitu 0,9 volt.

d. Nilai Fs = 0,3 dengan kesalahan bias 100%

Gambar 4. 7 Respon dengan Fs = 0,3 kesalahan bias 100%

Tabel 4. 4 Performansi sistem Fs = 0,3 kesalahan bias 100%

Parameter Dengan PFTC Tanpa PFTC

Naik Turun Naik Turun

Error Steady State

0,09% 0,09% - -

Settling Time 0,60 s 0,06 s - -

Pada gambar 4.7 respon sistem tanpa PFTC ditunjukan oleh grafik bewarna orange, sistem dengan PFTC ditunjukan grafik bewarna biru dan set point ditunjukan dengan grafik bewarna hijau. Ketika diberi kesalahan bias pada detik ke 50,

respon saat set point 1,5 atau saat naik menunjukan bahwa sistem dengan PFTC memiliki respon yang lebih baik karena nilai error steady state dan settling time yang lebih kecil dari sistem tanpa PFTC. Hal tersebut disebabkan karena dengan memberikan kesalahan sebesar 100% respon sistem tanpa PFTC tidak menghasilkan sinyal. Hal ini membuktikan bahwa sistem PFTC dapat meningkatkan performansi dari suatu sistem meskipun diberikan besaran kesalahan sebesar 100% atau 1,5 volt.

Secara keseluruhan hasil respon sistem ketika kesalahan bias terjadi sebesar 13%, 47%, 60% dan 100% sistem dengan PFTC memiliki nilai error steady state yang jauh lebih kecil dibandingkan sistem tanpa PFTC baik saat set point 1,5 dan 0,5.

Ketika diberi kesalahan bias pada detik ke 50, respon saat set point 1,5 atau saat naik memiliki nilai error steady state sebesar 13%

untuk kesalahan bias 13%, 46%untuk kesalahan bias 47% , 58%

untuk kesalahan bias 60% dan tidak stabil untuk kesalahan bias 100%. Sedangkan untuk sistem dengan PFTC memiliki error steady state sebesar 0,09% untuk semua kesalahan bias yang terjadi. Begitu pula dengan nilai maximum undershoot yang lebih kecil dengan sistem dengan PFTC disbanding sistem tanap PFTC.

Semakin besar kesalahan bias yang diberikan maka maximum undershoot dan error steady state sistem semakin besar. Sistem dengan PFTC mampu mencapai stabil dengan sangat cepat karena sistem ini kontinyu, sehingga apabila diberi kesalahan sistem PFTC dapat kembali ke keadaan stabil dengan cepat.

Dengan memberikan nilai tetapan besaran kesalahan atau Fs sebesar 0,3 volt, berpengaruh terhadap dinamika observer.

Dimana ketika kesalahan yang diberikan saat simulasi dibawah nilai Fs tersebut sebesar 0,2 volt (13%), maka hasil estimasi observer menunjukan nilai yang benar sesuai nilai kesalahan.

Respon output juga akan menunjukkan nilai yang sama benarnya.

Namun apabila besarnya kesalahan sebesar 0,7 volt (47%) , 0,9 volt (60%) dan 1,5 volt (100%) diatas waktu training atau Fs=0,3, maka hasil estimasi observer salah tetapi nilai respon output menunjukan nilai yang benar. Sehingga dapat disimpulkan bahwa nilai Fgs berpengaruh terhadap observer. Sistem degan

kompensasi observer memiliki respon yang tetap bagus walaupun diatas maupun dibawah nilai training. Sedangkan sistem tanpa kompensasi observer dipengaruhi oleh nilai saaat training,apabila dibawah nilai training bisa menujukan nilai yang benar dan respon yang benar sedangkan diatas training akan menunjukan nilai dan respon yang salah.

Dengan nilai Fs= 0,3 besar kesalahan bias terbesar yang dapat ditangani yaitu 100%. Hal ini disebabkan sensor yang digunakan dalam sistem ini menggunakan soft sensor sehingga saat diberi kesalahan 100% sensor menggantikan motor DC. Soft sensor dapat bekerja didasarkan pada state observer yang telah dibuat sehingga dapat mengestimasi besarnya kesalahan yang terjadi pada sistem. Selain menggunakan nilai besar kesalahan sebesar 0,3 dilakukan juga pengujian dengan menggunakan besar kesalahan sebesar 0,1, 0,5 dan 0,8 untuk mengetahui pada Fs berapa kesalahan bias terbesar masih dapat ditangani. Berikut merupakan perbandingan hasil respon dari nilai fs :

Tabel 4. 5 Perbandingan Hasil Respon Nilai Fs

Nilai Fs Error steady state Settling time

0,3 0,09% 0,6 s

0,1 0,2% 51 s

0,5 0,4% 51.5 s

0,8 1,5% 53.4 s

Dengan nilai Fs sebsar 0,3, 0,1, 0,5 dan 0,8 dengan besar kesalahan bias 100%(1,5 volt) respon yang dihasilkan sama namun apabila diperbesar respon sistem dengan PFTC memiliki respon yang berbeda beda. Dengan nilai fs sebesar 03, sistem dengan PFTC memiliki error steady state sebesar 0,09%, 0,2% untuk gs 0,1, 0,4% untuk fs 0,5 dan 1,5% untuk fs 0,8. Nilai settling time dari fs 0,3 juga lebih kecil daripada fs 0,1, 0,5 dan 0,8. Sehingga nilai fs sebesar 0,3 merupakan nilai yang paling tepat yang dapat mengatasi kesalahan terbesar sebesar 100% dengan hasil respon yang bagus dan nilai sistem dengan PFTC maupun sistem tanpa PFTC menunjukan nilai yang benar.

4.3.2 Uji Kesalahan Sensitifitas Sensor

Selain uji kesalahan bias,diperlukan juga uji sensitifitas untuk mengetahui respon sistem dengan mengguankan PFTC dan tanpa menggunakan PFTC. Serta untuk mencari nilai Fs yang masih mampu menangani kesalahan sensitifitas yang paling besar. Untuk mencari nilai Fs maka dilakukan pengujian dengan memberi nilai Fs sebesar 0,3 dengan kesalahan sensitifitas sebesar 10%,50%,90% dan 100%. Sehingga didapatkan respon sebagai berikut :

a. Nilai Fs = 0,3 dengan kesalahan sensitifitas 10%

Gambar 4. 8 Respon dengan Fs = 0,3 kesalahan sensitifitas 10%

Tabel 4. 6 Performansi sistem Fs = 0,3 kesalahan sensitifitas 10%

Parameter Dengan PFTC Tanpa PFTC

Naik Turun Naik Turun

Maximum Overshoot

0% 0% 18% 20%

Error Steady State

0,09% 0,09% 20% 20%

Settling Time 0,60 s 0,06 s - -

Pada gambar 4.8 respon sistem tanpa PFTC ditunjukan oleh grafik bewarna orange, sistem dengan PFTC ditunjukan grafik bewarna biru dan set point ditunjukan dengan grafik bewarna hijau.

Ketika diberi kesalahan sensitifitas pada detik ke 50, respon saat set point 1,5 atau saat naik menunjukan bahwa sistem dengan

PFTC memiliki respon yang lebih baik karena nilai maximum overshoot yang lebih kecil yaitu 0% untuk sistem dengan PFTC dan 18% untuk sistem tanpa PFTC. Error steady state sistem dengan PFTC juga lebih kecil dibanding sistem tanpa PFTC yaitu sebesar 0,09% untuk sistem dengan PFTC dan 20% sistem tanpa PFTC. Begitu juga saat set point sebesar 0.5 atau saat respon turun error steady state sistem dengan PFTC juga lebih kecil dibanding sistem tanpa PFTC yaitu sebesar 0,09% untuk sistem dengan PFTC dan 20% sistem tanpa PFTC. Hal ini membuktikan bahwa sistem PFTC dapat meningkatkan performansi dari suatu sistem.

b. Nilai Fs = 0,3 dengan kesalahan sensitifitas 50%

Gambar 4. 9 Respon dengan Fs = 0,3 kesalahan sensitifitas 50%

Tabel 4. 7 Performansi sistem Fs = 0,3 kesalahan sensitifitas 50%

Parameter Dengan PFTC Tanpa PFTC

Naik Turun Naik Turun

Error Steady State

0,09% 0 % 50,2% 0%

Settling Time 0,60 s 0,06 s - -

Pada gambar 4.9 respon sistem tanpa PFTC ditunjukan oleh grafik bewarna orange, sistem dengan PFTC ditunjukan grafik bewarna biru dan set point ditunjukan dengan grafik bewarna hijau. Ketika diberi kesalahan sensitifitas pada detik ke

50, respon saat set point 1,5 atau saat naik menunjukan bahwa sistem dengan PFTC memiliki respon yang lebih baik karena nilai error steady state sistem dengan PFTC juga lebih kecil dibanding sistem tanpa PFTC yaitu sebesar 0,09% untuk sistem dengan PFTC dan 50% sistem tanpa PFTC. Begitu juga saat set point sebesar 0,5 atau saat respon turun respon tanpa sistem PFTC tidak dapat mengikuti set point namun dengan PFTC respon dapat kembali mencapai steady. Hal ini membuktikan bahwa sistem PFTC dapat meningkatkan performansi dari suatu sistem.

c. Nilai Fss = 0,3 dengan kesalahan sensitifitas 90%

Gambar 4. 10 Respon dengan Fs = 0,3 kesalahan sensitifitas 90%

Tabel 4. 8 Performansi sistem Fs = 0,3 kesalahan sensitifitas 90%

Parameter Dengan PFTC Tanpa PFTC

Naik Turun Naik Turun

Error Steady State

0,09% 0 % 50,7% 0%

Settling Time 0,60 s 0,06 s - -

Pada gambar 4.10 respon sistem tanpa PFTC ditunjukan oleh grafik bewarna orange, sistem dengan PFTC ditunjukan grafik bewarna biru dan set point ditunjukan dengan grafik bewarna hijau. Ketika diberi kesalahan sensitifitas pada detik ke

d. Nilai Fs = 0,3 dengan kesalahan sensitifitas 100%

Gambar 4. 11 Respon dengan Fs = 0,3 kesalahan sensitifitas 100%

Tabel 4. 9 Performansi sistem Fs = 0,3 kesalahan sensitifitas 100%

Parameter Dengan PFTC Tanpa PFTC

Naik Turun Naik Turun

Error Steady State

0,09% 0 % 52% 0%

Settling Time 0,60 s 0,06 s - -

Pada gambar 4.11 respon sistem tanpa PFTC ditunjukan oleh grafik bewarna orange, sistem dengan PFTC ditunjukan grafik bewarna biru dan set point ditunjukan dengan grafik bewarna hijau. Ketika diberi kesalahan sensitifitas pada detik ke

Secara keseluruhan hasil respon sistem ketika kesalahan sensitifitas terjadi sebesar 10%,50% ,90%, dan 100% sistem dengan PFTC memiliki nilai error steady state yang jauh lebih kecil dibandingkan sistem tanpa PFTC. Sistem tanpa PFTC tidak dapat kembali mecapai set point 1,5 dan 0,5 dengan nilai error steadystate sebesar 20% untuk kesalahan sensitifitas 10%, 50,2 % untuk kesalahan sensitifitas 50%, 50.7% untuk kesalahan sensitifitas 90% dan 52% untuk kesalahan sensitifitas 100% . Semakin besar kesalahan sensitifitas yang mendekati nilai stabil yaitu bernilai 1, maka hasil respon berupa nilai error steady state semakin kecil karena mendekati nilai yang stabil. Sedangkan untuk sistem dengan PFTC memiliki error steady state sebesar 0,09%

untuk semua kesalahan sensitifitas yang terjadi. Sistem dengan PFTC mampu mencapai stabil dengan sangat cepat karena sistem ini kontinyu sehingga apabila diberi kesalahan , sistem PFTC dapat kembali ke keadaan stabil dengan cepat.

Dengan memberikan nilai Fs = 0,3 untuk kesalahan bias sebesar apapun berpengaruh terhadap observer. Namun untuk kesalahan sensitifitas ini tidak dipengaruhi nilai training seperti pada kesalahan bias. Walaupun diberikan nilai kesalahan diatas atau dibawah nilai training yaitu 0,3, nilai hasil estimasi observer dan nilai respon output yang dihasilkan tidak sama dengan besar kesalahan yang diberikan. Tetapi observer tetap bekerja baik karena respon yang dihasilkan dengan sistem PFTC dapat menangani kesalahan yang ada. Dengan nilai Fs=0,3 dapat menangani kesalahan senstifitas sampai sebesar 100%. Hal ini

sama dengan pengujian kesalahan bias dimana besar kesalahan sampai 100% pun masih bisa ditangani. Karena sensor yang digunakan dalam sistem ini adalah soft sensor maka besar kesalan sampai 100% pun dapat diatasi dan menghasilkan respon yang kembali stabil.

Selain menggunakan besar kesalahan sebesar 0,3,dilakukan pengujian lagi dengan menggunakan variasi besar kesalahan sebesar 0,1, 0,5 dan 0,8 untuk mengetahui kesalahan sensitifitas yang paling besar yang masih dapat ditangani oleh sistem. Berikut merupakan perbandingan hasil respon dari nilai fs:

Tabel 4. 10 Perbandingan Hasil Respon Nilai Fs

Nilai Fs Error steady state Settling time

0,3 0,09% 0,6 s

0,1 0,5% 52 s

0,5 0,4% 51,5 s

0,8 1,5% 51 s

Secara keseluruhan dengan nilai Fs sebesar 0,1, 0,3, 0,5, dan 0,8 dengan nilai kesalahan sensitifitas 100%, respon yang dihasilkan hampir sama semua. Namun terdapat hal yang membedakan dari keempat respon tersebut yaitu error steady state dan settling time saat sistem dengan PFTC memperbaiki kesalahan pada detik ke50. Dengan fs sebesar 0,1 masih terdapat error steady state 0,5%, 0,09% untuk fs 0,3, 0,4% untuk fs 0,5 dan 1,5% untuk fs 0,8. Dengan nilai fs sebesar 0,3 memiliki error steady state yang lebih kecil daripada nilai fs lain. Selain itu settling time juga lebih kecil daripada fs lain. Sehingga nilai Fs = 0,3 adalah nilai yang paling tepat karena dapat menangani kesalahan terbesar sebesar 100% dan menghasilkan respon yang baik.

4.3.3 Uji Ketidakpastian

Uji ketidakpastian ini dilakukan untuk megetahui apakah sistem dengan PFTC mampu mengatasi besar ketidakpastian yang diberikan pada tahanan kumparan jangkar (R). Dengan nilai besar

kesalahan atau Fs sebsar 0,3 sistem diberi ketidakpastian sebesar 10%(0,1) ,sehingga menghasilkan respon sebagai berikut :

Gambar 4. 12 Respon dengan ketidakpastian 10%

Tabel 4. 11 Performansi dengan ketidakpastian 10%

Parameter Dengan PFTC Tanpa PFTC

Naik Turun Naik Turun

Maximum Overshoot

0% 0% 6% 16%

Maximum Undershoot

0% 0% 3% 20%

Error Steady State

0,09% 0,09% 5% 5%

Settling Time 0,60 s 0,06 s - -

Pada gambar 4.12 respon sistem tanpa PFTC ditunjukan oleh grafik bewarna orange, sistem dengan PFTC ditunjukan grafik bewarna biru dan set point ditunjukan dengan grafik bewarna hijau. Ketika diberi ketidakpastian , respon saat set point 1,5 atau saat naik menunjukan bahwa sistem dengan PFTC memiliki respon yang lebih baik karena nilai maximum overshoot dan undershoot yang lebih kecil yaitu 0% untuk sistem dengan PFTC sedangkan 6% dan 3% untuk sistem tanpa PFTC. Error steady state sistem dengan PFTC juga lebih kecil dibanding sistem tanpa PFTC yaitu sebesar 0,09% untuk sistem dengan PFTC dan 5% sistem tanpa PFTC. Begitu juga saat set point sebesar 0,5 atau

saat respon turun, sistem dengan PFTC tidak memiliki maximum overshoot dan undershoot sedangkan sistem tanpa PFTC sebesar 16% dan 20%. Error steady state sistem dengan PFTC juga lebih kecil dibanding sistem tanpa PFTC yaitu sebesar 0,09% untuk sistem dengan PFTC dan 5% sistem tanpa PFTC. Hal ini membuktikan bahwa sistem PFTC dapat meningkatkan performansi dari suatu sistem ketika diberikan ketidakpastian dalam pemodelan motor DC yaitu pada tahanan kumparan (R).

“Halaman ini sengaja dikosongkan”

63 BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Dalam dokumen PERANCANGAN PASSIVE FAULT TOLERANT CONTROL (PFTC) PADA PENGENDALIAN KECEPATAN SISTEM MOTOR DC DENGAN KESALAHAN PADA SENSOR (Halaman 69-87)